韋根傳感器是一種當交變磁場經過時產生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場的場強決定的。因此，韋根傳感器不需要外界電源供電。韋根傳感器的工作頻率從0速率到20KHZ，脈沖的極性由激勵磁場的極性所決定。由于韋根傳感器非常容易和數字系統相匹配，并且系統沒有可動的部件或半導體器件，這使得它們能適用于惡劣的環境和長期無人監控的場所。

　　1 韋根信號簡介

　　韋根信號是兩根數據線傳輸二進制數據，在空閑時端，兩線的對0V的電源都為TTL電平的水平，也就是5V，一般通過5K電阻上拉，當有數據傳輸時，兩根線交替地發送400uS低脈沖，當Data0線發脈沖時，數據是0;當Data1發脈沖時，發送的數據是1，不能兩根線同時發脈沖。脈沖的間隔時間是1mS。在設計讀卡器時，為防止使用者連接錯線，造成數據口損壞，在電路設計上一定要給數據輸出上加驅動級并加電阻限流。

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　　2 接口硬件構成

　　接收韋根信號的上層控制設備通常是一個單片機控制系統，承擔了I/O口驅動、以太網通信、數據處理、液晶顯示等任務。韋根信號脈沖寬度僅為40～100μs，如果采用掃描I/O口的方式，只有滿足掃描周期<40 μs的條件(即采樣頻率高于25 kHz)，才能夠捕獲一個信息幀內所有的下降脈沖信號，否則將因出現“脈沖遺漏”造成讀數錯誤。如此高的掃描速度將極大地消耗CPU資源，阻塞單片機系統其他任務的正常執行，每個韋根接頭都連接到CPU的一個中斷信號引腳上，以中斷觸發的方式處理。由于CPU外部中斷數量的限制，CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件。CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由一個字節或者多個字節組成，其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數地址的字段以及一些表征機器狀態的狀態字和特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。

　　為了能夠接收多路信號，可以由另一個獨立的單片機構成一個從機系統，以循環掃描數據總線的方式工作，專門負責多路信號的采集與處理，并將處理后的ID信息通過串行或并行方式發給主控單片機。但是這種方式增加了系統的復雜度，從而給可靠性帶來隱患，同時也增加了成本。

　　本設計中主控制器是NXP2214，采用中斷觸發綜合掃描I/O的新方法，只用一個CPU的中斷信號，實現多路韋根接口信號的采集。韋根接口硬件電路如圖2所示。韋根接口是5 V的電平，而ARM內核的CPU是3.3 V的電平，因此韋根信號首先通過芯片SN74LVC4245轉換成3.3 V電平。然后，輸入到NXP2214的P0.8～P0.15引腳上，這些引腳通過I/O方式掃描信號。

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　　當有任何一路韋根接口產生低電平時，經過SN74-HC30D都會產生中斷;微控制器立刻響應中斷，掃描輸入信號獲取完整的信號幀后退出中斷。這樣，只需要一個中斷信號，只在有信號時掃描I/O，不但不會阻塞系統其他任務的正常執行，而且可以擴展出更多的韋根接口。

　　3 接口軟件設計

　　為了快速響應，使用最高級的中斷優先級，當外部4路韋根接口有任何一路信號產生有效電平時，NXP2214都可以產生中斷。在中斷處理程序中，并行掃描4路韋根接口，并分別保存到變量。如果大于脈沖周期的時間間隔內(如2.5 ms)，都沒有發現任何一路信號產生有效電平，則認為傳輸完畢。接著處理數據和發送消息通知其他任務，然后退出中斷。并行I/O掃描的流程如圖3所示。

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　　具體的掃描判斷過程如下：在定時器沒有超時時，首先讀入韋根信號引腳的電平到cur變量;接著判斷pre是否等于(cur&pre)，即判斷是否產生1到0變化的有效電平，通過下降沿判斷的方式，防止誤把1次0當成多個0讀入。如果產生了下降沿，則判斷信號是哪路韋根信號，對應存入變量WG[0]～wG。如果是DATA0產生，則直接把變量左移1位;如果是DATA1產生，則變量加1后再左移。

　　該并行掃描處理的方法，能夠保證韋根接口在同時有多路信號產生的情況下，也可以正確操作。中斷觸發掃描過程，一個掃描結束后信號都保存到WG[0]～WG[3]中。

　　本文采用的是標準韋根輸出，信號幀由26位二進制數組成，幀格式如下：

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　　奇偶校驗判斷正確后，將變量中的數據去除校驗位變成有效數據;然后調用OSMboxPost函數發送消息，以通知其他任務處理。

　　4 結 論

　　本文的程序和硬件均在實際產品中調試通過。實驗表明，在8個通道同時完成輸入連續的韋根信號的情況下，微控制器NXP2214不僅能夠全部正確接收讀卡器的韋根數據，還能同時完成處理TCP/IP、液晶顯示以及其他任務，達到了設計要求。